一种高纯有机硅单体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明提供了一种生产高纯有机硅单体的制备方法，具体涉及一种用于半导体行业的有机硅液态源单体的纯化方法。
【背景技术】
[0002]有机硅烷因具有优异的介电性能，是超大规模集成电路制造过程中所需的重要原料，是不可缺少的微电子化学品之一。有机硅烷产品的纯度直接影响集成电路的性能，产品中杂质尤其是金属离子的存在，很容易导致错层的产生，因而增加漏电流、造成击穿及降低载流子的寿命，对于纳米级集成电路来说，几个金属离子或灰尘颗粒就足以报废整个电路。因此，超大规模集成电路的发展需求电子级的高纯有机硅液态源。
[0003]高纯有机硅烷的提纯过程主要包括有机杂质、金属离子及固体微粒的去除。其中，有机杂质的去除主要采用吸收和精馏的方法，固体微粒则通过过滤过程加以去除，但金属离子的去除难度较大，常规的纯化方法对金属离子去除效果不明显，很难达到ppm以下，但用于高端芯片的硅烷，对金属离子含量要求控制在1ppb以内，因此需要一种生产高纯度有机硅单体的纯化技术。
[0004]美国专利US2008314728A1公开了一种纯化三氯化硅和四氯化硅的方法，通过加入络合剂络合金属离子形成聚合物沉淀，然后再通过精馏纯化的方法，该方法最后金属离子含量只能达到0.lppm，不能满足电子级高纯硅氧烷的制备要求。
[0005]美国专利US5312947A公开了一种增加离子晶体尺寸过滤的方法，通过在硅烷体系中引入极性溶剂，在一定温度下充分搅拌后蒸发，基于金属离子晶体尺寸增大来实现滤除的目的，但该方法只能将金属离子控制在ppm级别。
[0006]美国专利US20050054211A1公开了一种吸收塔吸附提纯有机硅的方法，通过硅烷溶于溶剂中，然后通过装有吸附剂的吸收塔过滤，再蒸发和浓缩，然后重复操作已达到除去金属离子的目的。该方法具有一定的除金属离子效果，但是需要大量有机溶剂作为载体，生产产率低，且处理过程需要实时监测，多次重复，处理过程可控性差，无法应用于工业化生产。
[0007]中国专利CN102245618A公开了一种通过吸附剂吸附金属离子净化硅化合物的方法，该方法对特定种类的金属离子有一定的去除效果，但只通过简单的物理吸附过滤不能保证对所以种类的金属离子去除，也不能保证因吸附剂活性炭或硅藻土的加入造成其他杂质的引入。
[0008]因此，迫切需要一种工艺操作简单、经济高效的去除有机硅中金属离子的方法，以获得电子级高纯有机硅，尤其是可用于大规模集成电路的高纯有机硅液态源。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种工艺操作简单、产品质量高的有机硅液态源单体的纯化方法。
[0010]本发明的第一方面，提供了一种高纯有机硅单体的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤:
[0011]⑴、使工业有机硅单体通过多重精馏塔，从而对其进行多重精馏，得到第一纯化有机硅单体；
[0012]⑵、使所述的第一纯化有机硅单体通过第一膜过滤器，从而进行粗滤，得到第二纯化有机硅单体；
[0013]⑶、使所述的第二纯化有机硅单体进入多重亚沸蒸馏器，对其进行多重亚沸蒸馏，并收集馏分，得到第三纯化有机硅单体；
[0014]⑷、使所述的第三纯化有机硅单体通过第二膜过滤器进行过滤，得到产物高纯有机硅单体。
[0015]在另一优选例中，所述的有机娃单体为有机娃烧，较佳地为液态有机娃烧。
[0016]在另一优选例中，所述的多重精馏塔具有I?10组串联或并联的精馏塔，较佳地具有2?8组串联或并联的精馏塔；其中，每组精馏塔内部具有2个以上相互串联的精馏塔柱体。
[0017]在另一优选例中，所述的多重精馏塔中，各精馏塔的柱体各自独立地为选自下组的柱体:不锈钢柱体、石英柱体、PFA内衬柱体，或其组合；和/或
[0018]所述的多重精馏塔中，各精馏塔或精馏塔柱体内的填料各自独立地为选自下组的填料:不锈钢规整填料、不锈钢散堆填料、石英规整填料、石英散堆填料、PFA包覆的规整填料、PFA包覆的散堆填料，或其组合。
[0019]在另一优选例中，所述的步骤(I)中，所述的多重精馏在0.02?0.1MPa压力下进行。
[0020]在另一优选例中，所述的第一膜过滤器和第二膜过滤器为PP膜过滤器或PTFE膜过滤器；优选地，所述的第一膜过滤器和第二膜过滤器的孔径为0.002?0.5 μπι。
[0021]在另一优选例中，所述的第一膜过滤器的孔径为0.05-0.5 μπι。
[0022]在另一优选例中，所述的第二膜过滤器的孔径为0.002-0.1 μπι。
[0023]在另一优选例中，所述的步骤(3)在超净条件下进行；和/或所述的步骤(3)在惰性气氛下进行。
[0024]在另一优选例中，所述的步骤在惰性气氛下进行指在所述的步骤中，纯化环境中(优选为多重亚沸蒸馏器内)有惰性气氛保护。
[0025]在另一优选例中，所述的惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。
[0026]在另一优选例中，所述的多重亚沸蒸馏器具有多组串联或并联的亚沸蒸馏器，优选具有2?8组串联或并联的亚沸蒸馏器；优选地，所述的亚沸蒸馏器器体采用PFA内衬的不锈钢或高纯石英材料。
[0027]在另一优选例中，所述的亚沸蒸馏器是可精确控温的亚沸蒸馏器。
[0028]在另一优选例中，所述的步骤⑶中还包括:收集(Τ-100)?T°C的馏分；其中，所述的T为目标有机硅单体的沸点；优选地，收集(T-80)?(T-5)°C的馏分。
[0029]本发明的第二方面，提供了一种高纯有机硅单体生产设备，所述设备包括:多重精馏塔组件、第一膜过滤器组件、多重亚沸蒸馏器组件、第二膜过滤器组件；且各组件之间通过输送管路相连。
[0030]在另一优选例中，所述的输送管路为不锈钢、石英、PFA内衬的不锈钢或PTFE材质的管路。
[0031]在另一优选例中，所述的第一膜过滤器组件包括:第一膜过滤器，以及中间产品储槽。
[0032]在另一优选例中，所述的多重亚沸蒸馏器组件包括:多个相互串联的亚沸蒸馏器，以及第三中间产品储槽。
[0033]在另一优选例中，所述的多重精馏塔组件具有I?10组串联或并联的精馏塔，较佳地具有2?8组串联或并联的精馏塔；其中，每组精馏塔内部具有2个以上相互串联的精馏塔柱体；
[0034]优选地，所述的多重精馏塔中，各精馏塔的柱体各自独立地为选自下组的柱体:不锈钢柱体、石英柱体、PFA内衬柱体，或其组合；和/或
[0035]所述的多重精馏塔中，各精馏塔的填料各自独立地为选自下组的填料:不锈钢规整填料、不锈钢散堆填料、石英规整填料、石英散堆填料、PFA包覆的规整填料、PFA包覆的散堆填料，或其组合。
[0036]在另一优选例中，所述的多重精馏塔组件中，每个精馏塔还具有塔釜、前馏分储槽、第一中间产品储槽和后馏分储槽。
[0037]在另一优选例中，所述的第一膜过滤器和第二膜过滤器为PP膜过滤器、或PTFE膜过滤器；优选地，所述的第一膜过滤器和第二膜过滤器的孔径为0.002?0.5 μπι。
[0038]在另一优选例中，所述的第一膜过滤器的孔径为0.05-0.5 μπι。
[0039]在另一优选例中，所述的第二膜过滤器的孔径为0.002-0.0lym0
[0040]在另一优选例中，所述的多重亚沸蒸馏器具有多组串联或并联的亚沸蒸馏器，优选具有2?8组串联或并联的亚沸蒸馏器。
[0041]在另一优选例中，所述的亚沸蒸馏器是可精确控温的亚沸蒸馏器。
[0042]在另一优选例中，所述的亚沸蒸馏器器体采用PFA内衬的不锈钢或高纯石英材料。
[0043]应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
【附图说明】
[0044]图1为本发明的装置示意图，图中，各图例如下:
[0045]111、112 精馏塔
[0046]121、122 塔釜
[0047]131、132前馏分储槽
[0048]141、142第一中间产品储槽
[0049]23第二中间产品储槽
[0050]34第三中间产品储槽
[0051]151、152后馏分储槽
[0052]161、21、31、41 计量泵
[0053]22第一膜过滤器
[0054]31、32亚沸蒸馏器
[0055]42第二膜过滤器。
【具体实施方式】
[0056]本发明人经过长期而深入的研宄，意外地发现，有机硅液态源通过精馏，粗滤，亚沸蒸馏，再过滤，可得到高纯度(纯度大于99.99%)、低金属离子(单一金属离子杂质含量小于0.1ppb)的产品，满足极大规模集成电路对高纯有机硅液态源的制备要求。基于上述发现，发明人完成了本发明。
[0057]术语
[0058]如本文所用，术语“多重精馏塔”指具有一组以上串联或并联的精馏塔的组件，其中，每组精馏塔均具有两个或两个以上互相串联的精馏塔柱体。
[0059]高纯有机硅单体的制备
[0060]本发明提供了一种高纯有机硅单体的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤: